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氯化物体系电解钴中活性涂层钛阳极的应用及制备


在氯化物体系中电沉积金属钴工业生产中使用较多的是石墨阳极材料。但石墨阳极电阻大电能消耗多,强度低、易损耗,工作寿命短,且还会污染到阴极产品,因此很难得到高纯度的金属钴产品。国内一些企业使用了一种氯化物溶液电积金属的活性涂层钛阳极,克服了石墨阳极存在的问题,并且在很多冶炼厂得到了应用。

1、活性涂层的特点及要求

电解液不同时,阳极处于不同的环境下工作,就要求有各种性能的活性涂层的钛阳极,在氯化物体系中电沉积金属时,阳极上析出氯气,要求活性涂层的特点是氯超电位低、导电性能好、耐氯腐蚀性强、阳极材料使用寿命长。

经过大量涂层配方筛选试验,添减了多种活性元素后,添加了活性元素锡和铱的混合氧化物配方涂层,在试验结果中得到了很好的效果,降低了槽电压、提高了电流效率、比传统的石墨阳极耗电量低、更节能,而且解决了钴中碳含量高的问题。

2、阳极的反应原理及制备

氯化钴溶液电沉积金属钴时,阳极上主要有以下反应:

2Cl-=Cl2+2e(主反应)

4OH-=2H2O+O2+4e(副反应)

Cl-或H+浓度降低时,阳极上放氧反应的可能性增大,使用石墨阳极很快就被氧化消耗掉:C+H2O=(C—O)+2H++2e(根据电位的不同有较低价氧化物和较高价氧化物,前者对于电位变化是可逆的,后者是不可逆的。电解时生成较高价氧化物,进一步转化成CO或CO2而脱离电极表面,导致石墨材料的消耗)。

电沉积钴用钛网涂层阳极电解钴用钛网阳极,电解提钴阳极


      为了客户石墨材料的寿命短问题,使用活性涂层钛阳极,电催化活性良好,但是在经过长时间电解运转后失去了电催化作用,造成阳极钝化的现象。主要有以下几个原因:

     1、涂层脱落:钛阳极由钛基材和活性涂层组成,起电化学反应的是活性涂层部分,如果涂层和基材结合力度不好,就会容易从基材上剥落下来,脱落到一定程度,钛阳极就失去了作用,造成成本的浪费。当然,涂层脱落的问题,应具体情况具体分析,涂层脱落有可能到了使用寿命期,有可能是阳极制作过程中工艺不合格,有可能是运输或者安装过程中损伤表面,也有可能是未控制好使用的电流密度等,要一一排除,找出原因,再解决这一问题。

     2、涂层存在细小裂缝:活性涂层存在细小裂缝时,阳极反应析出的一部分氧通过扩散或迁移方式经裂缝到达活性涂层与钛基材界面上,并被吸附于钛基材表面,会生成不导电的TiO2电阻层。此外,电解液也能透过裂缝腐蚀钛基体表面,生成TiO2电阻层,导致钛阳极完全失去电催化活性,造成很大的损失。

     3、RuO2溶解问题

     4、氧化物饱和

      以上几个方面是阳极发生钝化现象的主要原因,根据钝化原因在阳极制备时要采取相应的防钝化措施。

     1、钛基材易选用冲拉扩张钛网或经喷砂处理后的钛板;

     2、配置涂层配方时,应配置纳米级含铱配方涂层,可提高阳极氧化电位,也可延长氧化物中氧空缺被氧填满的过程,从而延长活性涂层钛阳极的寿命;

     3、氧化物涂层涂覆工艺中,操作应十分认真小心操作,保证涂覆均匀;

     4、涂覆次数根据工艺条件控制,适当增加到20次左右。


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